СТРОЕНИЕ ЖИВОТНОЙ КЛЕТКИ. ОСНОВНЫЕ ОРГАНЕЛЛЫ И ИХ ФУНКЦИИ

Все живые организмы в зависимости от типа составляющих их клеток разделяют на эукариоты (клетки, имеющие ядро) и прока­риоты (клетки, у которых оформленное ядро отсутствует). Из эука-риотических клеток состоят самые разнообразные организмы; выс­шие растения, грибы, одноклеточные амебы и многоклеточные животные. Отдельные клетки из разных частей какого-либо выс­шего организма могут существенно различаться по форме, разме­рам и функциям. Однако, несмотря на различия, клетки как мно­гоклеточных, так и одноклеточных организмов в принципе сход­ны по своему строению, а различия в деталях строения обусловле­ны их функциональной специализацией. Основными элементами всех клеток являются цитоплазма и ядро.

Любая клетка (рис. 1.1) содержит множество структурных еди­ниц меньшего размера, называемых органеллами.Органеллы вы­полняют специфические функции, например вырабатывают энер­гию или участвуют в делении клетки. Органеллы окружены со всех сторон жидкой цитоплазмой,а сама клетка отграничена от окружающей среды липидно-белковой оболочкой, называемой клеточной мембраной.Через клеточную мембрану осуществляется активный и пассивный перенос различных веществ внутрь и на­ружу. Цитоплазма животной клетки — сложно организованная систе­ма, представляющая собой основную массу клетки. Она состоит из коллоидного раствора белков и других органических веществ: 85 % этого раствора — вода, 10 % — белки и 5 % — другие соеди-

ения. По своей структуре цитоплазма неоднородна. В ней расположены пластинчатые структуры, или мембраны, которые образуют слож­ную систему разветвленных каналов. Это так называемая эндо-плазматическая сеть, или ретикулум.Различают гладкий эндоплазматический ретикулум (ГЭР) и шероховатый эндоплазматический ретикулум (ШЭР). ГЭР представляет собой систему гладких внут­риклеточных мембран: в этой органелле находятся ферменты, обез­вреживающие ядовитые вещества (в частности, оксидазы). На мем­бранах ГЭР происходят синтез липидов и гидролитическое рас­щепление гликогена. ШЭР представляет собой систему внутрикле­точных мембран с прикрепленными к ним многочисленными ри­босомами, которые и придают вид шероховатости. Часть ШЭР находится в прямом контакте с ядерной мембраной. На мембранах ШЭР синтезируются различные виды белков.

Дисковидные мембраны и связанные с ними многочисленные пузырьки представляют собой так называемый комплекс Гольджи. В нем происходит концентрация веществ, которые затем либо ис­пользуются в клетке, либо секретируются во внеклеточную среду.

В рибосоме, представляющей собой сложную органеллу, осуще­ствляется синтез белка. Рибосомы, расположенные на мембранах эндоплазматической сети (ШЭР) или свободно в цитоплазме. В их состав входят белки и рибонуклеиновые кислоты (РНК) примерно в равном количестве.

Палочковидные органеллы диаметром около 1 мкм и длиной около 7 мкм, носящие название митохондрии, имеют двойную мембрану. Пространство, ограниченное внутренней мембраной, называют митохондриальным матриксом. Он содержит рибосомы и митохондриальную кольцевую ДНК, специфические РНК, соли кальция и магния. В митохондриях за счет окислительно-восстано­вительных процессов вырабатывается энергия, которая накапли­вается в виде молекул аденозинтрифосфата (АТФ). Количество митохондрий в одной клетке может достигать нескольких тысяч. Митохондрии способны к самовоспроизведению.

Органеллы в виде пузырьков, покрытые мембраной, лизосомы, содержат ферменты, расщепляющие белки, нуклеиновые кисло­ты, полисахариды. Лизосомы являются «пищеварительной систе­мой» клетки. В случае разрушения мембраны лизосомы могут пере­варивать и содержимое цитоплазмы клетки, происходит автоли­зис (самопереваривание).

Овальные тельца, ограниченные мембраной, пероксисомы, со­держат ферменты окисления аминокислот и фермент каталазу, разрушающий перекись водорода (Н₂О₂). При метаболизме амино­кислот образуется Н₂О₂, которая является высокотоксичным со­единением. Каталаза, таким образом, выполняет защитную функ­цию.

В центре клетки или рядом с ядром обычно располагается «кле­точный центр» — центросома. Центросома состоит из двух центриолей и центросферы — особым образом организованного участка цитоплазмы. Центросома участвует в процессе деления клетки, со­здавая веретено деления.

Ядро клетки является носителем генетического материала и местом, где осуществляется его воспроизведение и функциониро­вание. Оно имеет сложное строение, изменяющееся в процессе клеточного деления. Ядро состоит из кариоплазмы, нескольких ядрышек и ядерной оболочки. В кариоплазме содержатся обязатель­ные элементы ядра — хромосомы. ДНК хромосом в ядре обычно находятся в комплексе с белками. Такие ДНК-белковые комплек­сы называются хроматином (от греч. chromatos — цвет, краска) по их способности хорошо окрашиваться красителями. В интерфазных клетках хроматин распределен по всему ядру или располагается в виде отдельных глыбок. Это обусловлено тем, что во время интер­фазы хромосомы деконденсированы (раскручены) и представле­ны очень длинными нитями, которые служат матрицами для пос­ледующего синтеза белков. Они и составляют нити хроматина, мак­симальная конденсация которых происходит во время митотического деления клеток с образованием хромосом.

Ядро отграничено от цитоплазмы ядерной оболочкой. Ядерная оболочка состоит из двух слоев, разделенных перинуклеарным пространством. По всей поверхности ядерной оболочки равномер­но распределены ядерные поры, через которые происходит пере­нос веществ как из ядра, так и в обратном направлении.

Ядрышко представляет собой область внутри ядра, являющуюся производной некоторых хромосом. В ней локализованы гены, кодирующие молекулы рибосомных РНК. Плотная центральная зона ядрышка содержит ДНК-белковые комплексы, и здесь происходит транскрипция генов рибосомных РНК. Ядро может содержать от одного до нескольких ядрышек.

Рассмотренные органеллы являются обязательными элемента­ми клетки. В некоторых случаях в цитоплазме клетки выявляются различные включения. Они не являются обязательным компонен­том, поскольку представляют различные продукты метаболизма (белки, жиры, пигментные зерна, кристаллы солей мочевой кис­лоты и т.п.). В случае необходимости эти вещества могут быть ис­пользованы самой клеткой или организмом либо выведены из орга­низма.